Earthquake
Este informe presenta los resultados de la modelación de la amenaza sísmica en Chile, así como del perfil de riesgo catastrófico del país y del caso de estudio específico en Carahue. El modelo de amenaza sísmica es del orden nacional y es la base para la estimación de pérdidas desde una perspectiva macroeconómica. Las metodologías presentadas en este informe son acordes con el estado del conocimiento en la modelación de las amenazas símica. En el estudio se muestra el marco metodológico para la evaluación probabilista de riesgos naturales. A partir de este se representar la amenaza a partir de un conjunto estocástico de escenarios y el proceso de convolución entre las amenazas y sus vulnerabilidades físicas asociadas.
Este capítulo presenta la evaluación probabilista de la amenaza sísmica para Chile utilizando un modelo geométrico de plano fuente con base en la información disponible. A partir de la sismo-tectónica de la región, estudios previos y la sismicidad histórica registrada, se definieron una serie de fuentes sismogénicas, las cuales cubren la totalidad del territorio nacional y permiten dar cuenta de las condiciones de sismicidad generales y su variación regional. Por su ubicación en el continente suramericano, la sismo-tectónica de Chile es controlada casi exclusivamente por la convergencia de las Placas de Nazca y Suramérica. Todas las condiciones mencionadas en el estudio hacen que Chile sea una de las regiones de mayor actividad sísmica en el mundo.
Identificación de fuentes sísmicas
La Placa de Nazca se desplaza con dirección Este con una velocidad aproximada de 6.6 cm/año, mientras que la placa Suramérica se desplaza con dirección Oeste con una velocidad aproximada de 3 cm/año (traduciéndose en una tasa neta entre 8-9 cm/año (Kendrick et al., 2003), generando una extensa zona de colisión entre ambas placas, afectando gran parte del continente Suramericano y casi la totalidad del territorio nacional de Chile.
Caracterización del potencial de generación de terremotos de cada fuente
La falla Cerro la Cal es de carácter inverso hacia el oeste con un ángulo de buzamiento entre 40°-50°, una tasa de movimiento de 0.2-5mm por año, y una magnitud máxima probable que varía entre Mw=6.8 y Mw=6.9 (Costa et al., 2000; Falconí et al., 2011, Salomon et al., 2013). Esta falla ha generado sismos históricos como el terremoto de 1861 que destruyó casi totalmente la ciudad causando 6000 muertes (Salomon et al., 2013).
Es estudio presenta detalle de las fallas que afectan el país: Sistema Barranca – Carrizal, La Dorsal de Chile
Nazca y Antártica
llamado Punto Triple de Chile etc.
Modelación de la distribución de la intensidad sísmica como una función de la magnitud y la distancia
A las expresiones que relacionan magnitud, posición relativa fuente-sitio (distancia) e intensidad sísmica se les conoce como relaciones de atenuación. Usualmente, la posición relativa fuente-sitio se especifica mediante la distancia focal, es decir, la distancia entre el foco sísmico y el sitio considerando así la profundidad del evento. Las relaciones de atenuación pueden adoptar formas muy diversas. En este caso se utilizan diversas leyes de atenuación dependiendo del tipo de sismo y además espectrales.
La intensidad sísmica no está exenta de incertidumbre por lo que no puede considerarse como una variable determinista.
Aplicación de la teoría de la probabilidad
El resultado principal de una evaluación probabilista de amenaza sísmica consiste en la obtención de la curva de excedencia de intensidades. Estas intensidades en el presente estudio corresponden a valores de aceleración espectral y entonces, por consiguiente, en cada una de ellas se puede leer la tasa de excedencia (en años) para diferentes valores.
Para cada segmento se generan una serie de escenarios de diversas magnitudes, cuyas probabilidades de ocurrir se calculan a partir la curva de recurrencia de magnitudes específica de esa fuente. Algunos aspectos que se tomaron en cuenta son: Definición y caracterización de las fuentes sismogénicas principales Asignación de parámetros de sismicidad a las diferentes fuentes sísmicas Generación de un conjunto de eventos estocásticos compatible con la distribución de ubicación, profundidad, frecuencias y magnitudes Modelo de atenuación de parámetros de movimiento del terreno. Etc.
- a. A lo largo de la Placa oceánica de Nazca (más densa) se introduce en el manto terrestre bajo la Placa Suramérica en un proceso de subducción, creando una zona a lo largo de todo el borde occidental del continente de alta sismicidad debido al roce entre ambas placas.
- b. Los planos que describen esta subducción son llamados planos de Wadati-Benioff, los cuales cambian su buzamiento a lo largo de Chile como se describe a continuación
- a. A partir del contexto geológico presentado es posible identificar trazos generalizados que agrupan las fallas en fuentes sismo génica principal dada su similar actividad.
- El estudio detalla y mapea los sistemas y fallas más relevantes de los territorios.
- Sistema de fallas de Atacama
- Sistema de fallas de la Pre-cordillera
- Sistema de fallas de la Cordillera Oriental
- Sistema de fallas Santa Bárbara
- Sistema de fallas Santa Bárbara Sur
- Falla Aconquija
- Sistema de fallas El Tigre
- Fallas Las Chacras, Las Tapias-Zonda y Cerro la Cal-Divisadero
- Sistema Barranca – Carrizal entre otras.
- a. Para la realización del este estudio se contó con los catálogos del USGS (United States Geological Survey) y del ISC-GEM (International Seismological Centre-Global Earthquake Model).
- b. La modelación espacial de la amenaza se hace mediante la definición de una malla de cálculo de tamaño arbitrario. La excesiva refinación de la malla no implica necesariamente una mejora en los resultados.
- c. Se presentan los espectros de amenaza uniforme para diferentes períodos de retorno, siendo estos 100, 250, 475, 1,000 y 2,500 años. Para las mismas ciudades donde se han seleccionado las curvas de amenaza para la aceleración máxima del terreno (PGA),
El modelo de cálculo de la amenaza sísmica se basa en la información de fuentes sismogénicas a nivel nacional.
La exposición estará dada por tipos de componentes con su ubicación geográfica, el valor asignado de reposición, la ocupación estimada en número de personas y las características que permitan asignar funciones de vulnerabilidad ante las diferentes amenazas con fines de estimar el riesgo.
Estas bases de exposición están conformadas por indicadores de exposición en términos de tipo de infraestructura general del país y de las ciudades, su valoración económica y su ocupación humana. El modelo también intenta proporcionar información para la formulación de indicadores de riesgo.
Cada una de las fuentes sismogénicas se caracteriza mediante una serie de parámetros de sismicidad los cuales se determinan con base en la información sísmica disponible tal y como se mencionó anteriormente. Estos parámetros son los siguientes:
- Tasa de recurrencia de sismos para la magnitud umbral: corresponde al número promedio de eventos por año de sismos con magnitud mayor que 4.0 que ocurren en una determinada fuente. Se determina mediante el parámetro λ0.
- Recurrencia de magnitudes: se identifica mediante el parámetro que representa la pendiente promedio de la curva de recurrencia de magnitudes (curva de número de eventos con magnitud mayor que M, versus magnitud sísmica M) en la zona de magnitudes bajas.
- Magnitud máxima (MU): se estima con base en la máxima longitud de ruptura posible de cada una de las fuentes, otras características morfotectónicas y criterio de expertos.
Los indicadores de exposición se desarrollan con el fin de representar la exposición física, económica y humana de un país o una ciudad en términos geográficos. se clasifican en
- Construcciones de las principales ciudades del país.
- Infraestructura urbana relevante para las principales ciudades del país.
- Infraestructura relevante a nivel nacional.
- Construcciones a nivel rural (cuando sea relevante).
Para cada una de las Regiones, se realiza en forma complementaria un análisis individual, que permite estimar el nivel de pérdida máxima probable y el nivel de primas individuales por Región. En cada caso se presentan resultados correspondientes a:
- Tabla resumen de pérdida anual esperada (AAL) y pérdida máxima probable (PML).
- Curvas de tasa de excedencia de pérdidas y de PML con el período de retorno.
- Diagrama de barras con los valores de AAL en valor y al millar discriminados para cada uno de los sectores de uso.
La vulnerabilidad sísmica es la relación entre cualquier medida de intensidad del fenómeno (aceleración, velocidad, desplazamiento o cualquier otra; la que mejor correlación presente) y el nivel de daño en el elemento físico expuesto a dicha intensidad sísmica. Por ejemplo para el caso de construcciones típicas de edificios de varios pisos, la intensidad sísmica que mejor se correlaciona con los daños esperados es la deriva o distorsión angular de entrepisos (relacionada con la deformación de la estructura ante las fuerzas sísmicas). Para otro tipo de construcciones como edificaciones menores en mampostería o adobe, se utiliza principalmente la aceleración máxima del terreno como parámetro de correlación con el daño.
- a. Una vez caracterizada la vulnerabilidad de cada uno de los elementos, se realiza el análisis de riesgo frente a la amenaza sísmica.
- Las edificaciones típicas de varios pisos
- Construcciones urbanas y rurales típicas
- Infraestructura urbana
- Infraestructura nacional.
- b. Las funciones de vulnerabilidad para estos tipos constructivos se representan gráficamente como el porcentaje de daño vs. Deriva máxima de entrepiso de la edificación.
- a. Las funciones de vulnerabilidad para estos tipos constructivos se representan gráficamente como el porcentaje de daño vs. Deriva máxima de entrepiso de la edificación.
- b. de análisis dependen de la distribución geográfica relativa de los valores expuestos.
- c. El sector público incluye las construcciones urbanas públicas (salud, educación –cuando son del Estado– y gubernamentales) así como toda la infraestructura. Por su parte el sector privado incluye únicamente las construcciones residenciales, comerciales, industriales y las construcciones respectivas del sector salud y educación.
- a. Las edificaciones típicas de varios pisos incluyen construcciones de varios sistemas estructurales en general que comparten la característica de que el daño principal que se puede llegar a presentar depende principalmente de la deformación relativa piso a piso.
- b. Se presenta un resume de los periodos estructurales representativos de cada tipo estructural, con base en lo cual se realiza la asignación de la intensidad sísmica correspondiente a utilizar en el análisis.
- c. . En este caso las funciones de vulnerabilidad se representan de mejor manera como el porcentaje de daño vs. Aceleración espectral máxima de la edificación.
El análisis de concentración del riesgo se realiza a nivel de Región y a nivel de los diferentes sectores de uso, para los sectores público y privado, así como para los principales componentes de la infraestructura nacional. La estimación del riesgo debe enfocarse en modelos probabilistas los cuales pueden utilizar la limitada información histórica disponible para pronosticar, de la mejor manera posible, las consecuencias de futuros eventos considerando en forma simultánea las inevitables altas incertidumbres involucradas en los análisis. Con base en los modelos de amenaza probabilistas propuestos y en el inventario y valoración de activos expuestos con sus funciones de vulnerabilidad correspondientes, se desarrolla un modelo de análisis de riesgo probabilista para el país que se plantea con base en una serie de escenarios de amenaza que representan de manera adecuada los efectos de cualquier evento de magnitud factible que se puede presentar en el área de influencia.
- a. Las pérdidas se evalúan por Región como unidad geográfica de análisis. La Figura 4-34 presenta la comparación de valores expuestos por Región.
- a. La Figura 4-36 resume los valores de PML para periodos de retorno de 250, 500 y 1000 años para cada una de las Regiones tanto en valor como en porcentaje.
- b. Se realiza para el sector de infraestructura nacional un análisis teniendo en cuenta que se han podido realizar análisis individuales para: Generación y distribución de energía, Comunicaciones, Transportes (vías y puentes) e Hidrocarburos
